Att mäta atmosfärstrycket på en avlägsen exoplanet kan verka som en skrämmande uppgift, men astronomer vid University of Washington har nu utvecklat en ny teknik för att göra just det.
När exoplanetupptäckten först började rulla in lägger astronomer tonvikt på att hitta planeter inom den bebodda zonen - bandet runt en stjärna där varken fryser eller kokar. Men att känneteckna en exoplanets miljö och användbarhet beror inte på planetens yttemperatur ensam.
Atmosfäriskt tryck är lika viktigt för att mäta huruvida ytan på en exoplanet troligen kan hålla flytande vatten. Alla som känner till camping i hög höjd bör ha en god förståelse för hur trycket påverkar vattnets kokpunkt.
Metoden utvecklad av Amit Misra, en doktorand, inbegriper isolering av "dimerer" - bundna par molekyler som tenderar att bildas vid högt tryck och densitet i en planetens atmosfär - för att inte förväxlas med "monomerer", som helt enkelt är fritt flytande molekyler. Det finns många typer av dimerer, men forskargruppen fokuserade uteslutande på syre-molekyler, som tillfälligt är bundna till varandra genom vätebindning.
Vi kan indirekt upptäcka dimerer i en exoplanetts atmosfär när exoplaneten passerar framför sin värdstjärna. När stjärnens ljus passerar genom ett tunt lager av planetens atmosfär absorberar dimrarna vissa våglängder av den. När stjärnljuset når jorden är det påtryckt med de kemiska fingeravtryck från dimer.
Dimrar absorberar ljus i ett distinkt mönster, som vanligtvis har fyra toppar på grund av molekylernas rotationsrörelse. Men absorptionsmängden kan förändras beroende på atmosfärstrycket och densiteten. Denna skillnad är mycket mer uttalad i dimerer än hos monomerer, vilket gör att astronomer kan få ytterligare information om atmosfärstrycket baserat på förhållandet mellan dessa två signaturer.
Medan vattendimerer upptäcktes i jordens atmosfär redan i fjol, kan kraftfulla teleskop som snart kommer att komma online göra det möjligt för astronomer att använda denna metod för att observera avlägsna exoplaneter. Teamet analyserade sannolikheten för att använda James Webb Space Telescope för att göra en sådan upptäckt och tyckte att det var utmanande men möjligt.
Detektering av dimerer i en exoplanetts atmosfär skulle inte bara hjälpa oss att utvärdera atmosfärstrycket, och därför tillståndet för vatten på ytan, utan även andra biosignaturmarkörer. Syre är direkt bundet till fotosyntes, och kommer sannolikt inte att finnas rikligt i en exoplanets atmosfär om den inte regelbundet produceras av alger eller andra växter.
"Så om vi hittar en bra målplanet, och du kan upptäcka dessa dimer-molekyler - som kan vara möjliga inom de närmaste 10 till 15 åren - skulle det inte bara berätta något om tryck, utan faktiskt säga att det finns liv på den planeten , ”Sade Misra i ett pressmeddelande.
Uppsatsen har publicerats i februariutgåvan av Astrobiology och kan laddas ner här.
